Микроконтроллеры. Платформа Arduino UNO презентация

Arduino UNO
Открытая (для всех), простая платформа для разработки «железяк».
Включает микроконтроллер (ATmega328P http://www.atmel.com/Images/doc8161.pdf)
Стандартный набор аппаратных средств (USB чип+интерфейс, порты ввода-вывода, кварцевый резонатор, резисторы, конденсаторы и т.д.)
ATmega328P
Микроконтроллер
USB чип
интерфейс
с USB
Порты (пины)
Ввода-вывода

Arduino UNO
14 дискретных портов ввода/вывода (digital input/output). 0 или 1, т.е. 0 или 5 вольт. Некоторые пины способны выполнять специфические функции. Например, пины 0 и 1 – последовательный интерфейс; 3 – ШИМ модуляция
6 аналоговых входов
(analog inputs)
МК – мозг системы
Обработка информации
Интерфейс с USB
для взаимодействия с ПК
Дополнительный вход для питания, можно питать от USB
Питание Vdd + GND (земля)

Взаимодействие с внешним миром

Взаимодействие с внешним миром

Микроконтроллер
32кБ
2кБ
1кБ

Микроконтроллер
HEX файл 010010101011110101010 ->

Передача программы в микроконтроллер
USB интерфейс
HEX файл

Программаторы ATMEL, параллельный LPT порт
ПУТЬ ВОИНА!

Среда программирования Arduino IDE
void setup(){ какой-нибудь код } – процедура инициализации, повторяется один раз при запуске скетча.
Программа для МК, написанная на Arduino IDE, называется скетчем.
void loop(){ какой-нибудь код } – процедура, выполняемая бесконечно (в бесконечном лупе).

Мигание светодиодом
Будем мигать светодиодом, подключенным к 13 пину микроконтроллера (МК). На плате уже имеется светодиод, подключенный к данному пину.

Мигание светодиодом
void setup() {
pinMode(13, OUTPUT); // initialize digital pin 13 as an output.
}
void loop() {
digitalWrite(13, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(1000); // wait for a second
digitalWrite(13, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(1000); // wait for a second
}

Взаимодействие с ПК
Порт ПК предназначен для обмена информацией между устройствами, подключен
Последовательный порт — сленговое название интерфейса стандарта RS-232 (девятипиновый COM порт), которым массово оснащались персональные компьютеры. Последовательным данный порт называется потому, что информация через него передаётся по одному биту, бит за битом (в отличие от параллельного порта).
Параллельный порт — тип интерфейса, разработанный для компьютеров (персональных и других) для подключения различных периферийных устройств. Он также известен как принтерный порт (LPT 25 пиновый) или порт Centronics. В настоящее время USB и Ethernet эффективно заменили параллельный порт.

Передача данных по последовательному порту
int OutPin=13;
int val;
void setup() {
Serial.begin(9600);//Передача на скорости 9600 бит/c
pinMode(OutPin,OUTPUT);//13 порт в режим вывода
}
void loop() {
if(Serial.available()){//Если принят символ
val=Serial.read();//Считываем и сохраняем в val
if(val=='H'){//Принят символ H
digitalWrite(OutPin,HIGH);//LED ON
Serial.println("LED ON");}//Отправляем на ПК «LED ON»
if(val=='L'){//Принят символ L
digitalWrite(OutPin,LOW);//LED OFF
Serial.println("LED OFF");} } } //Отправляем на ПК «LED OFF»
Обратить внимание на мигание светодиодов TX и RX, которые соответствуют передаче (TX) и приему (RX) данных.

Эксперименты без «железа»
Подключение «чего-либо» к компьютеру всегда сопряжено с риском сжигания «чего-либо», порта или компьютера.
Существует большое количество эмуляторов Arduino UNO, которые позволяют работать с Arduino без риска сжечь «что-либо».
Наиболее продвинутым и бесплатным является эмулятор 123dcircuits https://123d.circuits.io/

Без «железа». Мигающий светодиод

Без «железа». Мигающий светодиод
Светодиод на схеме загорается
одновременно со светодиодом
на макетной плате

Без «железа». Сжигание светодиода
Если установить сопротивление токоограничивающего резистора равным 1 Ом, то программа предупредит об опасности такого режима работы

Передача данных по последовательному порту